[发明专利]一种表皮毛减少的沙蓬的磷酸酶突变蛋白及其应用

说明书

本发明公开了一种表皮毛减少的沙蓬的磷酸酶突变蛋白及其应用，涉及植物基因工程和诱变育种技术领域。磷酸酶突变蛋白的氨基酸序列与参考序列相比，具有如下突变：G712R。发明人经过甲基磺酸乙酯诱变，获得沙蓬表皮毛减少的突变体astcl1。该沙蓬突变株系具有良好的环境适应能力和农艺性状，突变株系幼苗叶片的保水性能提升、叶片的透水性减弱、表皮毛密度减少、叶片角质层增厚，所收获种子粒径增大，千粒重增加，经鉴定其具有被选育为单一驯化性状品系的可能性。本发明为沙蓬的单一驯化性状品系选育提供新的遗传资源和技术支撑，有助于快速改良沙蓬草本性状，加强其农艺性状，实现沙蓬驯化。

技术领域

本发明涉及植物基因工程和诱变育种技术领域，具体而言，涉及一种表皮毛减少的沙蓬的磷酸酶突变蛋白及其应用。

背景技术

全球气候变化和人口持续增加引起的粮食供给问题逐渐凸显，增加粮食供给的多样性，驯化环境适应力强、可以在不适宜主粮生长的严峻条件下完成生活史的潜势作物，对保障粮食供应、满足国民饮食多样性、提升生活品质具有重要意义。

沙蓬(Agriophyllum squarrosum；2n＝18)，是一年生石竹目苋科藜亚科植物，具有耐寒、耐旱、耐贫瘠、耐风蚀沙埋等特性，广泛分布于干旱半干旱地区的流动沙丘上，其生长和立枯可以稳定沙丘表面，为后续的群落演替创造初始条件。沙蓬种子，俗称沙米，营养全面均衡，富含蛋白质、人体必需氨基酸和抗氧化物质，营养价值可以与“全营养食品”藜麦比肩，其麸质含量低，碳水化合物含量较低，使其成为一种潜在的减肥代餐食品。鉴于其全面的营养价值和逆境适应性，引种驯化沙蓬有望充分利用边际土壤，促进干旱区生态恢复和经济发展，增加粮食供给多样性选择。但是，沙蓬长期适应原生境形成的侧枝优势、表皮毛浓密、种子萌发不齐等草本性状，严重影响引种栽培和遗传驯化过程中的播种、田间管理以及种子采收。人工诱变可以显著提升突变速率，已被广泛运用于正向遗传研究和作物育种，因此，采用人工诱变可加速沙蓬遗传驯化进程。

植物的表皮毛是植物地上部分的表皮组织特化向外延伸的一种附属结构，是植物表皮与自然环境之间的一个重要物理屏障。浓密的表皮毛在沙蓬适应沙漠严酷环境中发挥着重要作用，但也严重影响了人工栽培和收获。野外收集的沙蓬自然群体未出现表皮毛缺失现象，培育表皮毛减少的沙蓬品系对于沙蓬的规模化栽培具有重要的实践意义，同时也可为认知荒漠植物表皮毛的发育调控机制和生理生态功能提供理论依据。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一个基于化学诱变剂甲基磺酸乙酯(Ethylmethylsulfone,EMS)诱变获得的沙蓬的表皮毛减少突变体astcl1基因克隆及其对不同干旱区环境的适应性分析，为沙蓬的单一驯化性状品系选育提供新的遗传资源和技术支撑。本发明有助于快速改良沙蓬草本性状，加强其农艺性状，实现沙蓬驯化。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种表皮毛减少的沙蓬的磷酸酶突变蛋白，磷酸酶突变蛋白的氨基酸序列与参考序列相比，具有如下突变：G712R；参考序列如SEQ ID NO.4所示。

本发明通过甲基磺酸乙脂诱变获得表皮毛减少的沙蓬突变体astcl1，通过重测序和图位克隆确定突变基因为EVM0007270.1，编码一个丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶，同源性比较显示该基因与拟南芥(At4g03080)BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1[BRI1]SUPPRESSOR1[BSU1]-like 1(BSL1)相似性较高，命名为AsBSL1。与野生型沙蓬相比，沙蓬突变体astcl1中的AsBSL1基因CDS编码序列的2137位碱基改变(G2137A)，相应的氨基酸序列第712位发生改变(G712R)，如SEQ ID No.5所示。

参考序列即为野生型沙蓬的AsBSL1基因编码的丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶的氨基酸序列。

序列比对方法可使用Blast网站：